基于PD的ADRC使用时间变化的收益:用于基于微藻的生物工艺的应用

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 过程控制 过程控制
• 藻类生物技术 藻类生物技术

背景情况:

• 微藻种植对于各种应用至关重要,但需要精确的工艺控制才能实现高生产率.
• 微藻生长模型复杂,涉及非线性动态和外部干扰,这些干扰挑战了传统的控制方法.
• 精确的控制对于克服不确定性和优化微藻生物过程至关重要.

研究的目的:

• 开发和实施微藻种植的先进控制策略.
• 使用主动干扰拒绝控制 (ADRC) 提高微藻生长模型的稳定性和效率.
• 通过使用计算工具,确定微藻的最佳操作条件.

主要方法:

• 在ADRC框架内,实施一个比例导数 (PD) 控制器,并与一个时间变化的增益扩展状态观察器 (ESO) 结合起来.
• 使用GEKKO Python包来确定微藻种植的最佳操作参数.
• 将开发的控制策略应用于Isochrysis galbana的生长模型.

主要成果:

• 拟议的ADRC战略有效地消除了微藻生长中的稳定状态错误.
• 控制系统证明了对最佳平衡的非对称收,即使在没有建模的动态和干扰的情况下也是如此.
• 数字模拟证实了控制器能够管理未知的干扰并实现稳定的增长的能力.
• 分析显示,光生物反应器模型的稳定性取决于稀释速率,可能产生一个,两个或没有稳定的稳定状态溶液.

结论:

• 实施的ADRC具有时间变化的ESO收益,为控制微藻种植提供了强大的和有效的解决方案.
• 这种先进的控制方法提高了生物过程的生产率和稳定性,解决了固有的模型不确定性和外部干扰.
• 这些发现有助于优化微藻种植的工业和研究应用,并对光生物反应器的设计和运行产生影响.